51单片机的声光控智能开关设计+源代码+仿真图(2)
1.概述
1.1 研究的目的与意义
随着科学技术的发展，公共场所照明控制手段也将逐步更新，除了现在已经有的声光控制开关外，还有微波感应开关和热释远红外感应开关。目前，微波感应开关的抗干扰性能尚不理想，红外感应开关在性能上较为理想，但安装复杂，比较娇气，价格也偏高，比较适合在一些管理完善的场所，如宾馆、大饭店楼道及居家走廊应用，在普通住宅楼、办公室通道等场所的照明控制考虑到价格、管理及安装方便等因素，根据我国过去，可以预计在相当一段时期内，声光控制开关将是首选的主流产品。
1.2 研究现状
目前的声控开关大多都是应用模拟电子技术进行设计，分立元件多，不可靠，而且许多声控开关的平均使用寿命不长，主要是因为电路作频繁的开关，启动电流非常大，导致功率元件可控硅由于过载而损坏[4]。如果在设计中采用开关电压过零保护技术，可消除白炽灯开启瞬间的大电流冲击，有效地防止可控硅元件启动时的电流过载，大大地延长了开关的使用寿命，并且可以起到保护灯泡的作用。 如今单片机技术已经相当成熟，现在的发展方向是趋向于运用单片机可以设计出智能型的声控开关，电路设计好后，运用软件编程来实现其功能，灵活方便，修改简单。在使用过程中更加的安全节电，智能环保。用声光控制开关代替一般的开关，可以根据外界环境来调节开关光敏电阻的光照强度，在光照强度大时有声音信号输入也不会亮，在光照强度不足时，有声音信号输入时触发开关，因此节电效率很高，全自动智能控制，接线简单，安装方便，是公共场所照明开关的理想选择。
1.3 研究内容
此设计是利用单片机实现声控光控延时开关的功能。在白天时无论是否有声音，照明灯都不能被点亮，即白天时不需要照明灯工作，在夜晚当有声音产生时，小灯被点亮，且在声音消失后，照明灯能够文持一段时间亮度，即在夜晚有人经过的时候，照明灯被点亮，满足人们正常活动。利用单片机作为中央处理器；具有光控功能，白天不亮灯，晚上有声音时亮灯；延时时间可调节；所设计的开关系统应做到节能、智能、耐用、可靠性高以及文护方便。
2.总体设计方案
本系统的设计原理在黑天时，由于光照强较弱光敏电阻阻值较大，在与电阻串联的支路上分的电压较大且该支路接在比较器的负端；与另条一串有滑动变阻器分得的电压相比较大；经过比较器，则比较器输出低电平；当有声音信号时，声控电路检测到微弱的信号，转化为电信号由放大电路输出低电平；两端信号同时送到单片机的输入端口通过对单片机编程，当两端口检测到这样的信号时；使单片机的输出端口输出高电平，从而给灯控电路提供触发信号，点亮灯泡。当白天光照较强时，在此时送给单片机两端口的是高、低电平；通过程序此时单片机输出低电平；无驱动电源灯泡不亮。
本设计以AT89C51单片机为核心设计的一种声光控智能开关控制系统，系统整体硬件电路包括：电源电路，声控电路，光控电路和主控电路电路及灯控电路。系统总框图如图1所示：
图1 系统方框图
3.系统硬件设计
本设计采用了以AT89C51单片机为核心，以驻极体话筒为声音信号采集元件，以光敏电阻为光信号采集元件，以继电器为开关的设计方案。
3.1 电源电路的设计
灯泡的工作电压为220V，但控制器的工作电压为5V，所以首先必须设计一个电源电路，来获取5V的系统工作电压。
本设计使用的是±12V双电源和+5V单电源的两级电路。电源电路由变压、整流、滤波、稳压 四部分构成。变压电路由普通的电源变压器组成，将220V的交流电转换成低压交流电；整流电路由一个桥式整流组成，将低压交流电转换成脉动直流电；滤波电路由滤波电容C1和C2构成，滤除交流成分，增加直流成分；稳压电路主要由7812，7912和7805 三个集成稳压器，输入端电容C3和C4和输出端电容C5，C6，C7，C8构成，集成稳压器利用负反馈进一步稳定经过滤波后的电压，输出端电容用以改善负载的瞬态效应，消除电路的高频噪声，同时具有消振的作用。